电池组用热传递抑制片和电池组的制作方法

1.本发明涉及可适当地用于构成例如驱动电动汽车或混合动力车等的电动机的电源的电池组的电池组用热传递抑制片以及使用了该电池组用热传递抑制片的电池组。


背景技术：

2.近年来，从环境保护的方面出发，积极进行了利用电动机驱动的电动汽车或混合动力车等的开发。该电动汽车或混合动力车等中搭载有用于构成驱动用电动机的电源的、2个以上的电池单体串联或并联连接而成的电池组。
3.该电池单体中，与铅蓄电池、镍氢电池等相比，主要使用能够实现高容量且高输出的锂离子二次电池，在因电池的内部短路、过充电等原因而在1个电池单体中产生热失控的情况下(即“异常时”的情况下)，会产生向相邻的其他电池单体的热传递，由此可能会引起其他电池单体的热失控。
4.例如，专利文献1中公开了一种蓄电装置，其能够在锂离子二次电池这样的2个以上的蓄电元件间实现有效的绝热。上述专利文献1所述的蓄电装置中，在相互相邻的第一蓄电元件与第二蓄电元件之间配置有第一板材和第二板材。另外，在第一板材与第二板材之间形成低导热层，其是导热率比这些第一板材和第二板材低的物质的层。
5.像这样构成的专利文献1的蓄电装置中，从第一蓄电元件朝向第二蓄电元件的辐射热、或者从第二蓄电元件朝向第一蓄电元件的辐射热被第一板材和第二板材隔断。另外，热从这2片板材的一方朝向另一方的移动被低导热层抑制。
6.但是，上述蓄电装置仅在第一蓄电元件与第二蓄电元件之间设有绝热层，因此无法将在充放电循环时放热的电池单体有效地冷却。
7.因此，专利文献2中提出了一种电池组用吸热片，其在异常时能够抑制各电池单体间的热传递，并且在通常使用时能够将各电池单体冷却。上述专利文献2所记载的吸热片含有2种以上的脱水温度不同的物质。并且按照上述2种以上的物质中的至少一种在电池单体的通常使用时能够脱水、至少另一种在电池单体的异常时能够脱水的方式来构成。
8.现有技术文献
9.专利文献
10.专利文献1：日本特开2015-211013号公报
11.专利文献2：日本特开2019-175806号公报


技术实现要素：

12.发明所要解决的课题
13.另外，在对于制成了电池组的电池单体进行充放电循环的情况下(即“通常使用时”的情况下)，为了充分发挥出电池单体的充放电性能，需要将电池单体表面的温度维持在规定值以下(例如150℃以下)。
14.另外，在电池单体产生了例如达到200℃以上的温度这样的异常状况的情况下，需
要对电池单体有效地进行冷却。
15.这样，对于在通常使用时能够维持电池单体表面的温度、并且在高温的异常时能够有效地进行冷却的热传递抑制手段，近来要求对其进一步进行改良。
16.本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供电池组用热传递抑制片以及电池组，该电池组用热传递抑制片被用于2个以上的电池单体串联或并联连接的电池组中，其能够抑制在异常时的各电池单体间的热传递、并且能够将在通常使用时的各电池单体冷却。
17.用于解决课题的手段
18.本发明的上述目的通过电池组用热传递抑制片的下述[1]的构成来实现。
[0019]
[1]一种电池组用热传递抑制片，其被用于2个以上的电池单体串联或并联连接的电池组中，被夹设在上述电池单体间，其中，
[0020]
该电池组用热传递抑制片具有：
[0021]
含有无机颗粒和无机纤维中的至少一者的绝热材料；以及
[0022]
被覆上述绝热材料的至少一部分的被覆材料，
[0023]
在上述绝热材料与上述被覆材料之间形成有密闭的空隙部，
[0024]
上述被覆材料按照在60℃以上的温度下形成将上述空隙部与上述被覆材料的外部连通的连通口的方式构成。
[0025]
另外，电池组用热传递抑制片的本发明的优选实施方式涉及下述[2]～[8]。
[0026]
[2]如[1]中所述的电池组用热传递抑制片，其中，上述绝热材料中含有的上述无机颗粒和上述无机纤维中的至少一者包含通过加热而放出水分的材料。
[0027]
[3]如[1]或[2]中所述的电池组用热传递抑制片，其中，上述绝热材料与上述被覆材料利用在60℃以上的温度下发生熔融的粘接剂进行了粘接。
[0028]
[4]如[1]～[3]中任一项所述的电池组用热传递抑制片，其中，上述被覆材料由在60℃以上的温度下发生熔融的高分子膜构成。
[0029]
[5]如[1]～[3]中任一项所述的电池组用热传递抑制片，其中，上述被覆材料由金属板构成，上述绝热材料与上述被覆材料利用在60℃以上的温度下发生熔融的粘接剂进行了粘接。
[0030]
[6]如[1]～[3]中任一项所述的电池组用热传递抑制片，其中，上述被覆材料由金属板构成，上述金属板彼此利用在60℃以上的温度下发生熔融的粘接剂进行了粘接。
[0031]
[7]如[3]、[5]以及[6]中任一项所述的电池组用热传递抑制片，其中，作为上述粘接剂使用2种以上的粘接剂，该2种以上的粘接剂按照通过温度的上升而在2个以上的区域阶段性地发生熔融的方式在上述2个以上的区域具有相互不同的熔融温度。
[0032]
[8]如[3]、[5]以及[6]中任一项所述的电池组用热传递抑制片，其中，上述粘接剂按照通过温度的上升而在2个以上的区域阶段性地发生熔融的方式以在上述2个以上的区域相互不同的涂布量进行涂布。
[0033]
另外，本发明的上述目的通过电池组的下述[9]的构成来实现。
[0034]
[9]一种电池组，其是2个以上的电池单体串联或并联连接的电池组，其中，[1]～[8]中任一项所述的电池组用热传递抑制片被夹设在上述电池单体间。
[0035]
发明的效果
[0036]
本发明的电池组用热传递抑制片是被用于2个以上的电池单体串联或并联连接的电池组中的热传递抑制片，其中，在绝热材料与被覆材料之间形成密闭的空隙部。因此，在电池组的通常使用时，能够使从绝热材料蒸发的水分滞留在空隙部，通过利用此时的气化热，能够将电池单体有效地冷却。
[0037]
另外，在电池组异常时，形成将空隙部与被覆材料的外部连通的连通口，因此被加热的蒸气经由连通口而被放出到外部。因此，能够抑制各电池单体间的热传递。
[0038]
本发明的电池组中，由于上述热传递抑制片被夹设在2个以上的电池单体间，因此在通常使用时能够将各电池单体冷却，并且在异常时能够抑制电池单体间的热传递，能够阻止热失控的连锁发生。
附图说明
[0039]
图1是示意性示出本发明的第1实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。
[0040]
图2是示意性示出本发明的第1实施方式的电池组用热传递抑制片中使用的绝热材料的俯视图。
[0041]
图3是示意性示出应用本发明的第1实施方式的电池组用热传递抑制片的电池组的截面图。
[0042]
图4是示意性示出本发明的第1实施方式的电池组用热传递抑制片异常时的情形的截面图。
[0043]
图5是示意性示出本发明的第2实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。
[0044]
图6是示意性示出本发明的第3实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。
[0045]
图7是示意性示出本发明的第4实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。
[0046]
图8a是示意性示出本发明的第5实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。
[0047]
图8b是示意性示出本发明的第5实施方式的电池组用热传递抑制片异常时的情形的截面图。
[0048]
图9a是示意性示出本发明的第6实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。
[0049]
图9b是示意性示出本发明的第6实施方式的电池组用热传递抑制片异常时的情形的截面图。
[0050]
图10是示意性示出本发明的第1～第6实施方式的电池组用热传递抑制片中使用的绝热材料的其他示例的俯视图。
[0051]
图11是示意性示出本发明的第1～第6实施方式的电池组用热传递抑制片中使用的绝热材料的又一其他示例的俯视图。
[0052]
图12是示意性示出使用具有相互不同的熔融温度的两种粘接剂的电池组用热传递抑制片的俯视图。
[0053]
图13是示意性示出使用具有相互不同的熔融温度的两种粘接剂的电池组用热传递抑制片的其他示例的俯视图。
[0054]
图14是示意性示出使用具有相互不同的熔融温度的两种粘接剂的电池组用热传递抑制片的又一其他示例的俯视图。
具体实施方式
[0055]
本发明人为了提供在产生高温的热的异常时能够抑制各电池单体间的热传递、并且在产生比较低温的热的通常使用时能够将各电池单体冷却的电池组用热传递抑制片而进行了深入研究。
[0056]
其结果，本发明人发现，通过按照下述的方式来构成则能够解决上述课题：在通常使用时在绝热材料与被覆材料之间形成密闭的空隙部、在60℃以上的温度下形成将空隙部与被覆材料的外部连通的连通口。
[0057]
即，在电池单体的温度比较低的通常使用时，通过存在密闭的空隙部，能够使从绝热材料蒸发的水分滞留在空隙部，通过利用蒸发时的气化热，能够将电池单体有效地冷却。
[0058]
另外，在电池单体的温度呈高温的异常时，形成将空隙部与被覆材料的外部连通的连通口，被加热的蒸气经由连通口而放出到外部，因此能够抑制各电池单体间的热传递。
[0059]
以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，本发明并不限定于以下说明的实施方式，可以在不脱离本发明的要点的范围内任意地变形来实施。
[0060]
需要说明的是，下文中的“～”是指为其下限值以上、其上限值以下。
[0061]
[1.电池组用热传递抑制片]
[0062]
以下从第1实施方式到第6实施方式依次对本实施方式的电池组用热传递抑制片进行说明。其后对于本实施方式的绝热材料的其他示例、构成本实施方式的电池组用热传递抑制片的绝热材料、被覆材料等进行说明。进一步对本实施方式的电池组用热传递抑制片的制造方法进行说明。
[0063]
《第1实施方式》
[0064]
图1是示意性示出第1实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。另外，图2是示意性示出第1实施方式的电池组用热传递抑制片中使用的绝热材料的俯视图。下文中，有时将电池组用热传递抑制片10简称为热传递抑制片10。
[0065]
本实施方式的电池组用热传递抑制片10具有绝热材料11、以及被覆作为绝热材料11的主面的表面11a和背面11b的被覆材料12。本实施方式中的被覆材料12不被覆绝热材料11的端面11c。需要说明的是，关于绝热材料11的表面11a和背面11b，如下文所述，在热传递抑制片10与电池单体进行了层积的情况下，是指与电池单体对置的面，端面11c是指与热传递抑制片10的厚度方向平行的4面。
[0066]
绝热材料11例如含有包含结晶水或吸附水的无机颗粒和无机纤维，结晶水或吸附水具有通过加热而放出水分的性质。如图1和图2所示，在绝热材料11的表面11a规则地形成有2个以上的凹部13a，未形成凹部13a的区域实质上构成凸部13b。
[0067]
凹部13a例如在俯视观察时为长方形，如图2所示，长度方向与绝热材料11的一边平行的凹部和长度方向为与绝热材料11的一边正交的方向的凹部交替地排列。
[0068]
另外，被覆材料12例如是在60℃以上的温度下发生熔融的高分子膜，绝热材料11的凸部13b与被覆材料12利用未图示的粘接剂进行了粘接。本实施方式中，使用由有机物质或无机物质构成的粘接剂，该粘接剂具有在60℃以上发生熔融的性质。
[0069]
需要说明的是，由于形成凹部13a的区域不与被覆材料12接触，因此作为结果，在绝热材料11与被覆材料12之间形成空隙部14。并且，通过将位于空隙部14的周围的凸部13b与被覆材料12粘接，空隙部14在小于60℃的温度下必定成为密闭的状态。
[0070]
图3是示意性示出应用了第1实施方式的电池组用热传递抑制片的电池组的截面图。电池组100具有电池壳30、收纳在电池壳30的内部的2个以上的电池单体20、以及夹设在这些电池单体20间的热传递抑制片10。2个以上的电池单体20彼此通过未图示的母排等进行串联或并联连接。
[0071]
需要说明的是，电池单体20例如适当地使用锂离子二次电池，但并不特别限定于此，也可应用于其他二次电池。
[0072]
像这样构成的热传递抑制片10中，若在通常使用时的电池单体20的温度范围、即在从常温(20℃左右)至150℃左右的比较低温区域温度上升，则热也会传递至绝热材料11。本实施方式中，绝热材料11含有包含结晶水或吸附水的无机颗粒，由于结晶水或吸附水是通过加热而放出水分的材料，因此通过绝热材料11被加热，水分从无机颗粒中蒸发。并且，所蒸发的水分中，一部分滞留在空隙部14，其他部分从热传递抑制片10的端面11c放出。此时，绝热材料11被夺取气化热而被冷却，因此热传递抑制片10能够将电池单体20有效地冷却。
[0073]
需要说明的是，电池单体20被有效地冷却后，在电池组100的使用(即充放电)停止的情况下，滞留在空隙部14的水蒸气被冷却而成为水滴，随着时间的经过，被吸收到绝热材料11内。之后，在下次使用时，绝热材料11中的水分再次蒸发，由此，绝热材料11被夺取气化热，将电池单体20冷却，重复进行这样的循环。
[0074]
图4是示意性示出第1实施方式的电池组用热传递抑制片的异常时的情形的截面图。需要说明的是，在绝热材料11的表面11a，表示被覆材料12的一部分发生了熔融的状态，在背面11b，表示由于温度的上升，将被覆材料12与绝热材料11进行粘接的粘接剂发生了熔融的状态。
[0075]
如图4所示，在异常时，例如若电池单体20的温度升高至例如200℃以上，则被覆材料12发生熔融，形成将空隙部14与外部连通的连通口15。另外，即使在使用在高温下也不发生熔融的被覆材料12的情况下，若粘接剂发生熔融，也会形成将空隙部14与热传递抑制片10的外部连通的连通口15。
[0076]
这样，若形成连通口15，则从无机颗粒中蒸发、滞留在空隙部14而成为高温的蒸气经由连通口15而放出到热传递抑制片10的外部。因此，即使在电池单体20引起了热失控的情况下，也能够有效地抑制各电池单体20间的热传递。
[0077]
本实施方式中使用的高分子膜和粘接剂均具有在60℃以上的任意温度下发生熔融的性质。即，在低于所使用的高分子膜和粘接剂的熔融温度的温度区域，上述空隙部14必定成为密闭的状态。高分子膜和粘接剂根据其种类具有各种熔融温度，因此可以根据需要选择在60℃以上的范围具有所期望的熔融温度的高分子膜或粘接剂。
[0078]
需要说明的是，形成将空隙部14与被覆材料12的外部连通的连通口的温度优选为80℃以上、更优选为100℃以上。
[0079]
另一方面，形成将空隙部14与被覆材料12的外部连通的连通口的温度的上限没有特别限定，优选为500℃以下、更优选为350℃以下、进一步优选为300℃以下、特别优选为250℃以下。
[0080]
《第2实施方式》
[0081]
图5是示意性示出第2实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。
[0082]
需要说明的是，在示出下述第2～第6实施方式的图5～图9b中，对于与上述第1实施方式相同或等同的部分，在附图中附以相同符号，省略或简化其说明。另外，以下所示的实施方式全部可以代替图3所示的电池组100所述的热传递抑制片10来使用，因此假定将第2～第6实施方式的热传递抑制片应用于电池组100，对其效果等进行说明。
[0083]
第2实施方式的电池组用热传递抑制片40具有绝热材料11、以及被覆作为绝热材料11的主面的表面11a、背面11b和端面11c的被覆材料12。本实施方式中，在绝热材料11的端面11c也形成有凹部13a和凸部13b。即，利用未图示的粘接剂等形成为袋状的被覆材料12被覆绝热材料11的整个面，绝热材料11利用被覆材料12被完全密闭。
[0084]
像这样构成的热传递抑制片40中，在通常使用时也能够得到与上述第1实施方式同样的效果。需要说明的是，在第2实施方式中，由于将绝热材料11利用被覆材料12完全被覆，因此在通常使用时绝热材料11被加热、水分从无机颗粒中蒸发的情况下，蒸发的全部水分滞留在空隙部14，而没有从热传递抑制片40放出到外部。但是，由于水分蒸发，因此绝热材料11被夺取气化热而被冷却，热传递抑制片10能够将电池单体20有效地冷却。
[0085]
另外，第2实施方式中，由于蒸发的水分未放出到外部，因此在电池组的使用停止的情况下，蒸发的大部分水分再次被吸收到绝热材料11内。因此，根据第2实施方式的电池组用热传递抑制片40，能够长期维持对电池单体20进行冷却的效果。
[0086]
此外，在异常时，将被覆材料12彼此粘接的粘接剂发生熔融、或被覆材料12发生熔融，由此，与图4所示的情况同样地，在空隙部14与外部之间形成连通口15，因此能够得到与第1实施方式同样的效果。
[0087]
《第3实施方式》
[0088]
图6是示意性示出第3实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。
[0089]
第3实施方式的电池组用热传递抑制片50具有绝热材料51、以及被覆绝热材料51的表面51a和背面51b的被覆材料52。本实施方式中，与第1实施方式同样地，被覆材料52未被覆绝热材料51的端面51c。
[0090]
第3实施方式中，绝热材料51的表面平坦，未形成凹部和凸部。另一方面，被覆材料52以膜作为材料，对其表面实施凹凸加工，在与绝热材料51对置的表面形成有凹部53a和凸部53b。并且，被覆材料52的凸部53b与绝热材料51利用未图示的粘接剂进行粘接，在凹部53a与绝热材料51之间形成密闭的空隙部14。
[0091]
像这样构成的热传递抑制片50中，在通常使用时以及异常时，也能够得到与上述第1实施方式同样的效果。需要说明的是，通过使用第3实施方式中所示的被覆材料52，按照被覆绝热材料51的整个面的方式构成热传递抑制片，能够与上述第2实施方式同样地长期维持对电池单体20进行冷却的效果。
[0092]
《第4实施方式》
[0093]
图7是示意性示出第4实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。
[0094]
第4实施方式的电池组用热传递抑制片60具有绝热材料11、以及被覆绝热材料11的整个面的被覆材料52。本实施方式中，在绝热材料11形成有凹部13a和凸部13b。另外，对于被覆材料，也在与绝热材料11对置的表面形成有向远离绝热材料11的方向凹陷的凹部53a、以及朝向绝热材料11突出的形状的凸部53b。并且，被覆材料52的凸部53b与绝热材料11的凸部13b利用未图示的粘接剂进行粘接，在被覆材料52的凹部53a与绝热材料11的凹部
13a之间形成有密闭的空隙部14。
[0095]
像这样构成的热传递抑制片60中，在通常使用时以及异常时，也能够得到与上述第2实施方式同样的效果。另外，由于利用凹部13a和凹部53a构成空隙部14，因此与第2、第3实施方式的电池组用热传递抑制片相比，空隙部14的体积增加。因此，水分容易从绝热材料11蒸发，在通常使用时，能够更进一步提高对电池单体20进行冷却的效果。
[0096]
需要说明的是，在第4实施方式中，使被覆材料52为覆盖至绝热材料11的端面11c的构成，但与上述第1实施方式同样地，绝热材料11的端面11c也可以是开放的。通过使端面11c开放，在通常使用时，蒸发的水分的一部分放出到外部，因此绝热材料11内的水分更容易蒸发，能够提高基于气化热的冷却效果。
[0097]
另外，在异常时，即使在使用在高温下不发生熔融的被覆材料52的情况下，若粘接剂发生熔融，也可形成将空隙部14与热传递抑制片60的外部连通的连通口15，因此能够得对将电池单体20进行冷却的效果。
[0098]
《第5实施方式》
[0099]
图8a是示意性示出第5实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。另外，图8b是示意性示出第5实施方式的电池组用热传递抑制片异常时的情形的截面图。
[0100]
第5实施方式的电池组用热传递抑制片70具有绝热材料11、以及被覆绝热材料11的表面11a和背面11b的被覆材料72。本实施方式中，与第1实施方式的情况不同，作为被覆材料，使用将金属作为材料的被覆材料(金属板)72。并且，绝热材料11的凸部13b与金属制造的被覆材料72利用未图示的粘接剂进行粘接，在绝热材料11的凹部13a与被覆材料72之间形成有密闭的空隙部14。
[0101]
像这样构成的热传递抑制片70中，在通常使用时，也能够得到与上述第1实施方式同样的效果。
[0102]
另外，如图8b所示，在异常时，将绝热材料11的凸部13b与被覆材料72粘接的粘接剂发生熔融，被覆材料72从绝热材料11剥离。因此形成将空隙部14与热传递抑制片70的外部连通的连通口15，由此能够对电池单体20有效地进行冷却。
[0103]
《第6实施方式》
[0104]
图9a是示意性示出第6实施方式的电池组用热传递抑制片的截面图。另外，图9b是示意性示出第6实施方式的电池组用热传递抑制片异常时的情形的截面图。
[0105]
第6实施方式的电池组用热传递抑制片80中，不仅绝热材料11的表面11a和背面11b、而且端面11c也被金属制造的被覆材料(金属板)82被覆。即，本实施方式中，绝热材料11的表面11a、背面11b以及4方向的端面11c全部的面被2个以上的被覆材料82被覆，被覆材料彼此也利用未图示的粘接剂进行粘接。
[0106]
像这样构成的热传递抑制片80中，在通常使用时，也能够得到与上述第2实施方式同样的效果。
[0107]
另外，如图9b所示，在异常时，将绝热材料11的凸部13b与被覆材料82粘接的粘接剂发生熔融，绝热材料11与被覆材料82被分隔开。与此同时，将被覆材料82彼此粘接的粘接剂也发生熔融，各被覆材料82分离。由此形成将空隙部14与热传递抑制片80的外部连通的连通口15，能够对电池单体20有效地进行冷却。
[0108]
需要说明的是，上述第6实施方式中，将绝热材料11的表面11a、背面11b和端面11c
利用2个以上的被覆材料82被覆，将被覆材料82彼此利用粘接剂进行粘接，但本发明中，也可以利用1片金属制片。例如，可以在对半折叠的1片金属制片之间夹持绝热材料11，在端面11c的附近将覆盖绝热材料11的表面11a侧的金属制片与覆盖背面11b侧的金属制片进行接触的区域利用粘接剂粘接后使用。即使为这样的构成，也能够得到与上述第6实施方式同样的效果。
[0109]
以上对于第1～第6实施方式的电池组用热传递抑制片依次进行了说明。接着示出第1～第6实施方式的电池组用热传递抑制片中使用的绝热材料的其他示例。
[0110]
《绝热材料的其他示例》
[0111]
图10是示意性示出第1～第6实施方式的电池组用热传递抑制片中使用的绝热材料的其他示例的俯视图。需要说明的是，上述第1～第6实施方式中，举出了使用图2所示的绝热材料11的示例，但绝热材料的形状没有特别限定。
[0112]
如图10所示，在绝热材料21的表面21a规则地形成有2个以上的凹部13a，未形成凹部13a的区域实质上构成凸部13b。
[0113]
本实施方式中的凹部13a例如在俯视观察时为长方形，全部凹部13a按照其长度方向与绝热材料21的一边平行的方式进行排列。
[0114]
像这样构成的绝热材料21也能够适用于上述第1～第6实施方式的电池组用热传递抑制片，能够得到与上述第1～第6实施方式同样的效果。
[0115]
《绝热材料的又一其他示例》
[0116]
图11是示意性示出第1～第6实施方式的电池组用热传递抑制片中使用的绝热材料的又一其他示例的俯视图。
[0117]
图2所示的绝热材料11和图10所示的绝热材料21中，成为全部的凹部13a利用被覆材料密闭的结构，但本发明并不限定于此。
[0118]
如图11所示，在绝热材料31的表面31a规则地形成有2个以上的凹部13a，未形成凹部13a的区域实质上构成凸部13b。其中，在绝热材料31的端面31c的附近形成的凹部13c到达至绝热材料31的端面31c。
[0119]
例如，将第1实施方式中的绝热材料11替换成上述绝热材料31的情况下，在绝热材料31的端面31c的附近形成的凹部13c不构成密闭的空隙部。但是，由于在一部分凹部13a与被覆材料12之间构成密闭的空隙部，因此能够得到与上述第1～第6实施方式同样的效果。
[0120]
接着对于构成本实施方式的电池组用热传递抑制片的绝热材料、被覆材料、粘接剂以及热传递抑制片的厚度进行详细说明。
[0121]
《绝热材料》
[0122]
本实施方式的电池组用热传递抑制片中使用的绝热材料含有无机颗粒和无机纤维中的至少一者。
[0123]
作为无机颗粒，优选为无机水合物或含水多孔质体。无机水合物接受来自电池单体20的热，若达到热分解起始温度以上则发生热分解，放出自身所具有的结晶水，由此将电池单体20冷却。另外，放出结晶水后变成多孔质体，能够通过无数的空气孔得到有效的绝热作用。
[0124]
另外，作为无机颗粒，可以使用单一的无机颗粒，也可以将2种以上的无机水合物颗粒组合使用。无机水合物的热分解起始温度根据种类而不同，因此通过将2种以上的无机
水合物颗粒合用，能够将电池单体20多级冷却。
[0125]
作为无机水合物的具体例，可以举出氢氧化铝(al(oh)3)、氢氧化镁(mg(oh)2)、氢氧化钙(ca(oh)2)、氢氧化锌(zn(oh)2)、氢氧化铁(fe(oh)2)、氢氧化锰(mn(oh)2)、氢氧化锆(zr(oh)2)、氢氧化镓(ga(oh)3)等。
[0126]
另外，作为纤维状的无机水合物，可以举出纤维状硅酸钙水合物等。
[0127]
作为含水多孔质体的具体例，可以举出沸石、高岭石、蒙脱土、酸性白土、硅藻土、海泡石、湿式二氧化硅、干式二氧化硅、气凝胶、云母、蛭石等。
[0128]
此外，作为无机纤维，可以举出氧化铝纤维、二氧化硅纤维、硅酸铝纤维、石棉、硅酸镁纤维、碱土金属硅酸盐纤维、玻璃纤维、氧化锆纤维、钛酸钾纤维等。这些无机纤维中，硅酸镁纤维作为通过加热而放出水分的材料能够适当地使用。
[0129]
需要说明的是，关于无机纤维，也可以使用单一的无机纤维，还可以将2种以上的无机纤维组合使用。
[0130]
在绝热材料中，除了上述无机颗粒和无机纤维以外，还可以根据需要混配有机纤维、有机粘结剂等。它们对于增强绝热材料、提高成型性的目的均是有用的。
[0131]
需要说明的是，绝热材料中含有的无机颗粒和无机纤维未必需要包含通过加热而放出水分的材料。在绝热材料的制造时必然包含若干量的水分，因此在通常使用时以及异常时，在电池单体20的温度升高的情况下，绝热材料中所包含的水分蒸发，由此能够得到对电池单体20进行冷却的效果。
[0132]
本实施方式中，绝热材料含有无机颗粒和无机纤维中的至少一者即可，相对于热传递抑制片的总质量，无机颗粒的含量优选为20质量％以上80质量％以下，无机纤维的含量优选为5质量％以上70质量％以下。通过为这样的含量，能够利用无机纤维提高保形性、挤压力耐性和抗风压性，并且能够确保无机颗粒的保持能力。
[0133]
本实施方式的热传递抑制片中可以根据需要混配有机纤维、有机粘结剂等。它们对于增强热传递抑制片、提高成型性的目的均是有用的。
[0134]
《被覆材料》
[0135]
作为被覆材料，可以使用高分子膜、或者金属制造的膜(金属板)。
[0136]
作为高分子膜，可以举出聚酰亚胺、聚碳酸酯、pet、对苯硫醚、聚醚酰亚胺、交联聚乙烯、阻燃氯丁橡胶、聚偏二氟乙烯、硬质氯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、ptfe、pfa、fep、etfe、硬质pcv、阻燃性pet、聚苯乙烯、聚醚砜、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等。
[0137]
本发明中，被覆材料按照在60℃以上的温度下形成将空隙部与被覆材料的外部连通的连通口的方式来构成。如上所述，作为形成连通口的形态，可以举出作为被覆材料使用的高分子膜发生熔融的形态、或者粘接剂(该粘接剂将被覆材料彼此、或者被覆材料与绝热材料进行了粘接)发生熔融的形态。
[0138]
为了在60℃以上的温度下形成将空隙部与被覆材料的外部连通的连通口，例如高分子膜在60℃以上的任意温度下发生熔融即可。上述高分子膜的熔点为60℃～600℃，因此被覆材料(高分子膜)在小于60℃的温度下必定能够将空隙部密闭，并且能够在60℃以上的任一温度下形成连通口。
[0139]
需要说明的是，本实施方式中，作为被覆材料使用高分子膜的情况下，高分子膜的
熔融温度优选为60℃以上、更优选为80℃以上、进一步优选为100℃以上。
[0140]
另一方面，高分子膜的熔融温度优选为500℃以下、更优选为350℃以下、进一步优选为300℃以下、特别优选为250℃以下。
[0141]
另外，作为金属制造的膜，可以举出铝箔、不锈钢箔、铜箔等。
[0142]
《粘接剂》
[0143]
本实施方式中，作为将形成在绝热材料与被覆材料之间的空隙部密闭的方法，可以应用将绝热材料与被覆材料进行粘接的方法、或者将被覆材料彼此进行粘接的方法。
[0144]
作为将绝热材料与被覆材料进行粘接的粘接剂，可以举出以氨基甲酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、聚酯、氯乙烯、维尼纶、丙烯酸类树脂、硅酮等作为原料的粘接剂。
[0145]
需要说明的是，上述粘接剂也可以作为将被覆材料彼此粘接的粘接剂来使用。
[0146]
本实施方式中，即使在使用在60℃以上的温度下不发生熔融的被覆材料的情况下，例如粘接剂(该粘接剂将被覆材料彼此、或者将被覆材料与绝热材料进行粘接)的熔融温度为60℃以上即可。即，若粘接剂在60℃以上的温度下发生熔融，则被覆材料在小于60℃的温度下必定能够将空隙部密闭，并且在60℃以上的任一温度下能够形成将空隙部与被覆材料的外部连通的连通口。
[0147]
这种情况下，粘接剂的熔融温度优选为60℃以上、更优选为80℃以上、进一步优选为100℃以上。
[0148]
另一方面，粘接剂的熔融温度优选为500℃以下、更优选为350℃以下、进一步优选为300℃以下、特别优选为250℃以下。
[0149]
另外，作为将形成在绝热材料与被覆材料之间的空隙部密闭的方法，也可以应用将绝热材料整体利用被覆材料被覆的方法。
[0150]
作为将绝热材料整体利用被覆材料被覆的方法，可以举出层压(干燥层压、热层压)、过塑(
パウチラミネート
)、真空包装、真空层压、收缩包装、糖果式包装(
キャラメル
包装)等。
[0151]
需要说明的是，作为将绝热材料与被覆材料、或者将被覆材料彼此进行粘接的粘接剂，可以使用按照通过温度的上升而在2个以上的区域阶段性地发生熔融的方式具有相互不同的熔融温度的2种以上的粘接剂。作为使用2种以上的粘接剂的示例，下面参照附图进行说明。需要说明的是，下述图12～图14所示的示例是图1和图2所示的第1实施方式的电池组用热传递抑制片10的变形例。
[0152]
图12是示意性示出使用具有相互不同的熔融温度的两种粘接剂的电池组用热传递抑制片的俯视图。
[0153]
如图12所示，在电池组用热传递抑制片110中，在绝热材料11的凸部13b的区域中，在端面附近的周边部使用粘接剂16b，在比其周边部靠内侧的区域使用粘接剂16a。粘接剂16a与粘接剂16b具有相互不同的熔融温度，具体地说，粘接剂16b的熔融温度按照比粘接剂16a的熔融温度高的方式进行设计。另外，被覆材料的熔融温度按照比粘接剂16b的熔融温度高的方式进行设计。
[0154]
像这样构成的热传递抑制片110中，作为第1阶段，在低于粘接剂16a的熔融温度的温度下，各凹部13a与被覆材料之间的空隙部被密闭。因此，在绝热材料11被加热、水分从无机颗粒中蒸发的情况下，蒸发出的全部水分滞留在空隙部，而不会从热传递抑制片110放出
到外部，但通过水分的蒸发，绝热材料11被夺取气化热而被冷却。
[0155]
其后，作为第2阶段，当电池单体的温度进一步升高，成为粘接剂16a的熔融温度以上、低于粘接剂16b的熔融温度时，利用粘接剂16a粘接的区域被分隔开，空隙部的体积增加，因此水分容易从绝热材料11蒸发。另外，加热的蒸气不会滞留在一定的位置，而能够在比第1阶段更宽的区域中移动，因此热传递抑制片110能够对电池单体有效地进行冷却。
[0156]
进而，其后，作为第3阶段，若电池单体的温度成为粘接剂16b的熔融温度以上，则利用粘接剂16b粘接的区域被分隔开，形成将空隙部与热传递抑制片110的外部连通的连通口。其结果，被滞留在比粘接剂16b的区域更靠内侧的高温蒸气一次性放出。因此，即使在电池单体引起了热失控的情况下，也能够有效地抑制电池单体间的热传递。
[0157]
图13是示意性示出使用具有相互不同的熔融温度的两种粘接剂的电池组用热传递抑制片的其他示例的俯视图。
[0158]
如图13所示，热传递抑制片120中，与图12所示的热传递抑制片110同样地，在绝热材料11的凸部13b的区域中的周边部使用熔融温度更高的粘接剂16b。但是，仅在周边部的一部分使用与内侧区域相同的、熔融温度更低的粘接剂16a。
[0159]
像这样构成的热传递抑制片120中，作为第1阶段，在低于粘接剂16a的熔融温度的温度下，凹部13a与被覆材料12之间的空隙部被密闭。因此，与图12所示的热传递抑制片110同样地，水分从绝热材料11向空隙部蒸发，绝热材料11被夺取气化热而被冷却。
[0160]
其后，作为第2阶段，电池单体的温度进一步上升，成为粘接剂16a的熔融温度以上时，利用粘接剂16a粘接的区域被分隔开，因此水分容易从绝热材料11蒸发。另外，由于仅在周边部的一部分使用熔融温度低的粘接剂16a，因此该区域成为将空隙部与热传递抑制片110的外部连通的连通口。因此，如图13中的箭头所示，高温的蒸气从连通口放出，因此能够有效地抑制电池单体间的热传递。
[0161]
需要说明的是，如图13所示，当仅在周边部的一部分使用与内侧区域相同的、熔融温度更低的粘接剂16a时，能够容易地控制高温蒸气(水分)放出的位置。因此，在电池组内，能够抑制水淋向规定的部件。
[0162]
图14是示意性示出使用具有相互不同的熔融温度的两种粘接剂的电池组用热传递抑制片的又一其他示例的俯视图。
[0163]
如图14所示，在热传递抑制片130中，与图13所示的热传递抑制片120同样地，在绝热材料11的凸部13b的区域中的周边部使用熔融温度高的粘接剂16b。但是，仅在周边部的一部分使用熔融温度低的粘接剂16a，该区域在高温时成为连通口。另外，在比使用粘接剂16b的区域更靠内侧，在以规定的间隔与周边部分隔开的区域，使用与粘接剂16b具有相同的熔融温度的粘接剂16c。需要说明的是，即使对于使用了粘接剂16c的区域，也在成为上述连通口的区域的对边侧部分地使用具有低熔融温度的粘接剂16a。
[0164]
像这样构成的热传递抑制片130中，关于第1阶段，与上述图13所示的热传递抑制片120同样地，水分从绝热材料11朝向空隙部蒸发，绝热材料11被夺取气化热而被冷却。
[0165]
其后，作为第2阶段，当粘接剂16a熔融时，如图14中的箭头所示，形成水分的放出路径。其结果，高温蒸气沿着放出路径移动，经由连通口放出到外部，因此能够更进一步提高冷却效果。
[0166]
需要说明的是，粘接剂16a、粘接剂16b和粘接剂16c可以全部具有不同的熔融温
度，对于使用各粘接剂的区域，也能够根据目的任意地决定。
[0167]
如上所述，图12～图14所示的热传递抑制片110、120、130按照粘接剂可由于电池单体的温度的上升而在2个以上的区域阶段性地发生熔融的方式进行设计。
[0168]
因此，能够调整滞留在空隙部的蒸气放出的时机、在任意位置设置蒸气的放出口、设置任意的放出路径。
[0169]
需要说明的是，为了得到上述的效果，按照粘接剂由于温度的上升而在2个以上的区域阶段性地发生熔融的方式进行设计即可，除了使用具有相互不同的熔融温度的粘接剂的方法以外，还可以使用将粘接剂以在2个以上的区域相互不同的涂布量进行涂布等方法。
[0170]
另外，图12～图14中对于在被覆材料被粘接至绝热材料11的表面侧和背面侧的热传递抑制片中，粘接剂(该粘接剂将绝热材料11与被覆材料进行粘接)阶段性地发生熔融的情况进行了说明，但本发明并不限定于这样的情况。例如，即使为将绝热材料11利用被覆材料完全被覆的构成，也能够应用对于粘接剂的熔融温度或涂布量根据区域进行调整的方法。具体地说，在绝热材料11的端面附近，在被覆材料彼此粘接的情况下，通过将对被覆材料彼此进行粘接的粘接剂的熔融温度设定得较高、将对绝热材料11与被覆材料进行粘接的粘接剂的熔融温度设定得较低，能够得到与热传递抑制片110同样的效果。
[0171]
《热传递抑制片的厚度》
[0172]
本实施方式中，热传递抑制片的厚度没有特别限定，优选处于0.05～6mm的范围。热传递抑制片的厚度若小于0.05mm，则不能对热传递抑制片赋予充分的机械强度。另一方面，热传递抑制片的厚度若大于6mm，则热传递抑制片的成型本身可能变得困难。
[0173]
接着对本实施方式的电池组用热传递抑制片的制造方法进行说明。
[0174]
《热传递抑制片的制造方法》
[0175]
本实施方式的热传递抑制片中使用的绝热材料例如可以将包含无机颗粒和无机纤维中的至少一者的材料通过干式成型法或湿式成型法进行模具成型来制造。关于干式成型法，例如可使用压制成型法(干式压制成型法)和挤出成型法(干式挤出成型法)。
[0176]
(使用干式压制成型法的绝热材料的制造方法)
[0177]
在干式压制成型法中，将无机颗粒和无机纤维、以及必要时的有机纤维、有机粘结剂等以规定的比例投入到v型混合机等混合机中。并且，将投入至混合机中的材料充分混合后，可以通过将该混合物投入到规定的模具内进行压制成型而得到绝热材料。在压制成型时，可以根据需要进行加热。
[0178]
具有凹部和凸部的绝热材料例如可以通过在压制成型时使用具有凹凸的模具进行挤压的方法来形成。
[0179]
需要说明的是，压制成型时的压制压力优选为0.98mpa以上9.80mpa以下的范围。压制压力若小于0.98mpa，则无法确保所得到的绝热材料的强度，可能被破坏。另一方面，压制压力若大于9.80mpa，则会由于过度压缩而使加工性降低、由于堆积密度增高而使固体传热增加，可能使绝热性降低。
[0180]
另外，在使用干式压制成型法的情况下，作为有机粘结剂优选使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva：ethylene-vinylacetate copolymer)，但在使用干式压制成型法的情况下，只要是通常使用的有机粘结剂，就可以没有特别限定地使用。
[0181]
(使用干式挤出成型法的绝热材料的制造方法)
[0182]
在干式挤出成型法中，在无机颗粒和无机纤维、以及必要时的作为粘合材料的有机纤维和有机粘结剂等中加入水，利用混炼机进行混炼，由此制备糊料。其后，将所得到的糊料使用挤出成型机从狭缝状的喷嘴中挤出，进一步进行干燥，由此能够得到绝热材料。在使用干式挤出成型法的情况下，作为有机粘结剂优选使用甲基纤维素和水溶性纤维素醚等，在使用干式挤出成型法的情况下，只要是通常使用的有机粘结剂，就能够没有特别限定地使用。
[0183]
需要说明的是，作为通过干式挤出成型法来制造具有凹部和凸部的绝热材料的方法，例如可以举出将从狭缝状的喷嘴挤出后的干燥前的片的表面切削成所期望的凹凸形状等方法。
[0184]
(使用湿式成型法的绝热材料的制造方法)
[0185]
在湿式成型法中，将无机颗粒和无机纤维、以及必要时的作为粘合材料的有机粘结剂在水中混合，利用搅拌机进行搅拌，由此制备混合液。其后将所得到的混合液倒入在底面形成有过滤用网的成型器中，经由网对混合液进行脱水，由此制作湿润片。其后，对所得到的湿润片进行加热同时进行加压，由此能够得到绝热材料。
[0186]
需要说明的是，在加热和加压工序之前，可以对湿润片实施通入热风而将片干燥的通气干燥处理，但也可以不实施该通气干燥处理而在湿润的状态下进行加热和加压。
[0187]
另外，在使用湿式成型法的情况下，作为有机粘结剂，可以选择使用了聚乙烯醇(pva：polyvinyl alcohol)的丙烯酸乳液。
[0188]
作为通过湿式成型法制造具有凹部和凸部的绝热材料的方法，例如可以举出在加热和加压之前对于湿润片使用具有凹凸的模具进行压制成型的方法。
[0189]
(被覆材料的制造方法)
[0190]
作为制造具有凹部和凸部的被覆材料的方法，可以使用被制造成所期望的厚度的通用的上述高分子膜、或者金属制造的膜，可以举出使用具有凹凸的模具进行压制成型的方法。
[0191]
(热传递抑制片的制造方法)
[0192]
本实施方式的热传递抑制片例如可以通过将粘接剂涂布至如上述那样得到的绝热材料或被覆材料并将绝热材料和被覆材料粘接来制造。
[0193]
另外，作为将绝热材料整体利用被覆材料被覆的方法，例如可以举出将绝热材料夹在被切割得比绝热材料的表面大的2片被覆材料之间、或者折叠的被覆材料之间，在绝热材料的周围将被覆材料彼此进行热压接或利用粘接剂进行粘接的方法。
[0194]
[2.电池组]
[0195]
本实施方式的电池组是2个以上的电池单体进行串联或并联连接的电池组，本实施方式的电池组用热传递抑制片被夹在电池单体间。具体地说，例如，如图3所示，电池组100是将2个以上的电池单体20并列排布、进行串联或并联连接并收纳在电池壳30中而成的，热传递抑制片10被夹设在电池单体20间。
[0196]
这样的电池组100中，由于在各电池单体20间夹设有热传递抑制片10，因此在通常使用时，能够对各电池单体20进行冷却。
[0197]
另外，在2个以上的电池单体20中，即使在一个电池单体发生热失控而呈高温、发生了膨胀或起火的情况下，也能够通过本实施方式的热传递抑制片10的存在而抑制电池单
体20间的热传递。因此，能够抑制热失控的连锁发生，能够将对电池单体20的不良影响抑制在最小限。
[0198]
以上参照附图对各种实施方式进行了说明，但本发明当然不限定于该示例。只要是本领域技术人员，显然能够在权利要求书所记载的范畴内想到各种变更例或修正例，应当理解，它们当然也属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明的主旨的范围内，也可以将上述实施方式中的各构成要素任意地组合。
[0199]
需要说明的是，本技术基于2021年1月18日提交的日本专利申请(日本特愿2021-006044)，将其内容以参考的形式援用在本技术中。
[0200]
符号的说明
[0201]
10,40,50,60,70,80,110,120,130电池组用热传递抑制片
[0202]
11,21,31,51绝热材料
[0203]
12,52,72,82被覆材料
[0204]
13a,13c,53a凹部
[0205]
13b,53b凸部
[0206]
14空隙部
[0207]
15连通口
[0208]
20电池单体
[0209]
30电池壳
[0210]
100电池组

技术特征：
1.一种电池组用热传递抑制片，其被用于2个以上的电池单体串联或并联连接的电池组中，被夹设在所述电池单体间，其中，该电池组用热传递抑制片具有：含有无机颗粒和无机纤维中的至少一者的绝热材料；以及被覆所述绝热材料的至少一部分的被覆材料，在所述绝热材料与所述被覆材料之间形成有密闭的空隙部，所述被覆材料按照在60℃以上的温度形成将所述空隙部与所述被覆材料的外部连通的连通口的方式构成。2.如权利要求1所述的电池组用热传递抑制片，其中，所述绝热材料中含有的所述无机颗粒和所述无机纤维中的至少一者包含通过加热而放出水分的材料。3.如权利要求1或2所述的电池组用热传递抑制片，其中，所述绝热材料与所述被覆材料利用在60℃以上的温度发生熔融的粘接剂进行了粘接。4.如权利要求1～3中任一项所述的电池组用热传递抑制片，其中，所述被覆材料由在60℃以上的温度发生熔融的高分子膜构成。5.如权利要求1～3中任一项所述的电池组用热传递抑制片，其中，所述被覆材料由金属板构成，所述绝热材料与所述被覆材料利用在60℃以上的温度发生熔融的粘接剂进行了粘接。6.如权利要求1～3中任一项所述的电池组用热传递抑制片，其中，所述被覆材料由金属板构成，所述金属板彼此利用在60℃以上的温度发生熔融的粘接剂进行了粘接。7.如权利要求3、5和6中任一项所述的电池组用热传递抑制片，其中，作为所述粘接剂使用2种以上的粘接剂，该2种以上的粘接剂按照通过温度的上升而在2个以上的区域阶段性地发生熔融的方式在所述2个以上的区域具有相互不同的熔融温度。8.如权利要求3、5和6中任一项所述的电池组用热传递抑制片，其中，所述粘接剂按照通过温度的上升而在2个以上的区域阶段性地发生熔融的方式以在所述2个以上的区域相互不同的涂布量进行涂布。9.一种电池组，其是2个以上的电池单体串联或并联连接的电池组，其中，权利要求1～8中任一项所述的电池组用热传递抑制片被夹设在所述电池单体间。

技术总结
本发明提供电池组用热传递抑制片和电池组，该热传递抑制片被用于2个以上的电池单体串联或并联连接的电池组中，在异常时能够抑制各电池单体间的热传递、并且在通常使用时能够将各电池单体进行冷却。电池组用热传递抑制片(10)被用于2个以上的电池单体串联或并联连接的电池组中，被夹设在电池单体间。另外，电池组用热传递抑制片(10)具有含有无机颗粒和无机纤维中的至少一者的绝热材料(11)、以及被覆绝热材料(11)的至少一部分的被覆材料(12)，在绝热材料(11)与被覆材料(12)之间形成有密闭的空隙部(14)，被覆材料(12)按照在60℃以上的温度下形成将空隙部(14)与被覆材料(12)的外部连通的连通口的方式构成。连通的连通口的方式构成。连通的连通口的方式构成。


技术研发人员：安藤寿 高桥直己
受保护的技术使用者：揖斐电株式会社
技术研发日：2022.01.14
技术公布日：2023/9/26